CN106168812A - 一种基于磁流变效应的液体深度无极调节装置 - Google Patents

一种基于磁流变效应的液体深度无极调节装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于磁流变效应的液体深度无极调节装置。主要用于实验中需高精度控制液体深度的场合。装置包括容器、腔体、磁流变液、隔离圈、电磁线圈、活塞、移动隔离活塞、空气补偿器、密封圈、活塞杆、楔形通孔、排水通道、钢珠。所述容器与腔体集成一体，所述容器侧面底端开有楔形通孔以及排水通道，所述钢珠、活塞杆、活塞集成一体，所述活塞上开有环形导槽，所述电磁线圈绕在里面，所述移动隔离活塞将腔体分为两个腔室，其中之一为由活塞、密封圈以及移动隔离活塞组成的密封腔室，所述磁流变液充满其中，并通过隔离圈将磁流变液与电磁线圈隔离，另一密封腔室充满空气，形成一个空气补偿器。

Description

一种基于磁流变效应的液体深度无极调节装置
技术领域
本发明涉及一种液体深度无极调节装置，尤其是涉及一种基于磁流变效应的液体深度无极调节装置。
背景技术
传统液体深度调节装置是通过传感器将液体的深度实时传递给控制器，再由控制器控制阀门的开闭，从而控制液体的深度，如果想改变所控制的液体的深度，必须经过手动将相应的传感器进行挪位，因此，控制精度不高，操作不方便，也不能对液体的深度进行无极调节，基于上述论述，本发明提供一种基于磁流变效应的液体深度无极调节装置，装置具有寿命长、反应迅速、精度高、工作温度范围宽，液体深度调节范围大等特点。
磁流变液是由微米级铁磁性颗粒、基液、添加剂组成。在零磁场强度条件下，磁流变液表现为流动性好，黏度低的New ton流体，当有外加磁场的条件下，磁流变液瞬时(毫秒量级)向高黏度、低流动性的Bingham流体过渡。研究表明磁流变液的剪切屈服应力可达到50-100KP，工作温度范围在-40℃-150℃之间，磁流变液的可逆循环变化次数大约为300万次，因此，基于磁流变效应的液体深度无极调节装置具有寿命长、反应迅速、精度高、工作温度范围宽，液体深度调节范围大等特点。
工作在剪切模式下，磁流变液的阻尼力可以用以下公式计算：
F S = π η D L h v + πDLτ y sgn ( v )
式中：η为和磁场强度无关的液体屈服后黏度(实测的屈服后剪切应力的斜率)；v为流体的剪切应变率；τy为磁致剪切屈服应力；sgn(v)考虑到活塞的往复运动。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于磁流变效应的液体深度无极调节装置。装置主要用于实验中需高精度控制液体深度的场合，通过控制磁流变效应的强度从而调整其剪切屈服应力，进而改变推开钢珠所需要的液体的压力，达到液体深度无极调节的目的，该装置具有寿命长、反应迅速、精度高、工作温度范围宽，液体深度调节范围大等特点。
为了有效的实现如上所述的功能与特点，本发明是按如下方式来实现的：该装置主要是由容器，腔体，磁流变液，隔离圈，电磁线圈，活塞，移动隔离活塞，空气补偿器，密封圈，活塞杆，楔形通孔，排水通道，钢珠组成。容器与腔体集成一体，容器侧面底端开有楔形通孔以及排水通道，钢珠、活塞杆、活塞集成一体，活塞上开有环形导槽，电磁线圈绕在里面，移动隔离活塞将腔体分为两个腔室，其中之一为由活塞、密封圈以及移动隔离活塞组成的密封腔室，磁流变液充满其中，并通过隔离圈将磁流变液与电磁线圈隔离，另一密封腔室充满空气，形成一个空气补偿器。
本发明所述的一种基于磁流变效应的液体深度无极调节装置的积极效果在于：该装置主要用于实验中需高精度控制液体深度的场合。通过控制磁流变效应的强度从而调整其剪切屈服应力，进而改变推开钢珠所需要的液体的压力，达到液体深度无极调节的目的，该装置具有寿命长、反应迅速、精度高、工作温度范围宽，液体深度调节范围大等特点。
附图说明
图1为本发明一种基于磁流变效应的液体深度无极调节装置的内部结构原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明。
如图1所示，本发明一种基于磁流变效应的液体深度无极调节装置，该装置主要由容器1、腔体2、磁流变液3、隔离圈4、电磁线圈5、活塞6、移动隔离活塞7、空气补偿器8、密封圈9、活塞杆11、楔形通孔12、排水通道13、钢珠14组成。容器1与腔体2集成一体，容器1侧面底端开有楔形通孔12以及排水通道13，钢珠14、活塞杆11、活塞6集成一体，活塞6上开有环形导槽，电磁线圈5绕在里面，移动隔离活塞7将腔体分为两个腔室，其中之一为由活塞6、密封圈9以及移动隔离活塞7组成的密封腔室，磁流变液3充满其中，并通过隔离圈4将磁流变液3与电磁线圈5隔离，另一密封腔室充满空气，形成一个空气补偿器8。
电磁线圈5通有一定强度的电流，从而在腔体2、磁流变液3以及活塞6之间形成封闭磁回路10，使得磁流变液3具有一定的剪切屈服应力，此时，钢珠14闭合，当容器1中的液体15达到一定的高度时候，液体15对钢珠14的压力变大，直到推开钢珠14为止，液体15通过楔形通孔12和排水通道13排出，直到达到所设定的深度为止，如果想要重新设定液体15的深度，只需要控制通过电磁线圈5的电流的强度，从而调整磁流变液3的剪切屈服应力，进而改变推开钢珠14所需要的液体15的压力，达到液体15深度无极调节的目的，该装置中的活塞杆11是单出杆，因此，当液体15压力推动活塞杆11运动的时候会改变原先磁流变液3所在的封闭空间，因此需要外加空气补偿器8进行空间补偿。

Claims (1)

1.一种基于磁流变效应的液体深度无极调节装置，该装置主要由容器、腔体、磁流变液、隔离圈、电磁线圈、活塞、移动隔离活塞、空气补偿器、密封圈、活塞杆、楔形通孔、排水通道、钢珠组成；其特征在于：所述容器(1)与腔体(2)集成一体，所述容器(1)侧面底端开有楔形通孔(12)以及排水通道(13)，所述钢珠(14)、活塞杆(11)、活塞(6)集成一体，所述活塞(6)上开有环形导槽，所述电磁线圈(5)绕在里面，所述移动隔离活塞(7)将腔体分为两个腔室，其中之一为由活塞(6)、密封圈(9)以及移动隔离活塞(7)组成的密封腔室，所述磁流变液(3)充满其中，并通过隔离圈(4)将磁流变液(3)与电磁线圈(5)隔离，另一密封腔室充满空气，形成一个空气补偿器(8)。
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